模糊pid控制与pid控制对不同阶次系统仿真对比.doc

PID控制与模糊控制简介1、PID控制的简介PID控制通常是在控制过程中,将系统给定值与输出值的差运算后得到偏差,并且将偏差的比例、积分、微分通过线性组合得到控制量,该控制量用作对被控对象进行控制。在传统PID控制的应用中,它的三个参数随着控制对象的不同往往自身的取值有着很大的差异。但对于某一确定的控制系统来说,一旦确定了三个参数,那么在控制过程中,三个参数不会自适应的发生变化。参数的设置往往是根据操作人员的经验,或者通过实验,不断地调试出最佳的一组参数。也可以借助齐格勒-尼科尔斯公式求得参数的具体数值。自从PID控制方法诞生,到现在也将近有70年的历史,属于较早的控制策略,可见其已经发展成熟。同时它也具有结构简单、工作可靠、稳定性好、调整方便等特点,这些特点充分反应了PID控制自身的优良品质,这因如此,PID控制也成为广泛应用的控制策略之一。综合地说,PID控制的优点主要体现在以下四个方面:①PID控制方法由于其自身控制原理简单,实现起来比较方便,此外,它还是一种能满足多数控制系统的控制方式。②PID控制方法有着详细的参考资料,可供研究人员参考借鉴。③对于某些控制系统(动态性能与稳态性能要求不是很高,而更注重控制系统的稳定性时),PID控制能保证在实现同样的控制效果而开销较小。④PID控制方法能够保证系统具有较强的鲁棒性,对外界环境的变化能够保证自身稳定的特性。虽然具有这么多的优点,但PID控制在控制品质上也存在局限性。具体来说,主要体现在以下几个方面:①PID控制自身算法的简单性使得PID控制更适合用于单输入-单输出控制系统,而不适合在处理大滞后、时变系统等较难控制的对象。②PID控制不能自适应的改变其控制参数,针对不同时刻的控制不能合理的改变控制作用。③结构的简单性,使得PID控制不能抑制扰动的不同需求。2、:,其调节原理为:根据给定值(期望值)与实际输出值进行差运算得到控制偏差,将偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)通过线性组合构成控制量,对被控对象进行控制,故称PID控制器。其控制规律为:()式中:是系统的期望值与实际值的偏差---比例系数---积分时间常数---微分时间常数3、PID控制参数对系统性能的影响PID控制的作用相对独立,既可以分开使用,也可以同时使用,但通常来说,积分控制和微分控制都会与比例控制相结合后再使用,组成PI控制器、PD控制器或者PID控制,再对系统实施控制。一般地,PID控制器的参数对系统性能影响如下:①比例系数对系统性能的影响比例系数能及时地反映出控制系统的偏差,当偏差出现时,比例环节将会产生作用,使系统偏差向其变化的相反方向变化,以此来减小偏差,当比例系数增大,系统的输出响应的快速性就会提高。但不能太大,过大的能够使得系统的输出响应的超调量变得过大,而且,还会降低系统的稳定性,甚至可能造成系统变得不稳定。②积分系数对系统性能的影响积分控制能够消除系统的静差,从而对系统的控制精度有着重要作用。越大,积分作用越弱,反之则越强。合适的积分系数能够增加系统的稳定性,减小系统的超调量。但不适合太大,以防产生振荡。③微分系数对系统性能的影响微分作用可以改善系统的动态性能与系统的稳定性。微分作用能产生超前的修正作用。也就是说,在偏差还未形成之前,就可以消除偏差,因此,微分作用可以改善系统的动态性能与稳定性。越大,微分作用越强,反之则越弱。此外,微分作用具有噪声放大的作用,抗干扰能力会减弱。此外,微分作用反映的是误差变化率,当偏差为零时,就不存在微分作用。4、PID控制参数的整定方法PID参数整定是PID控制的核心部分,因为参数的选取的好坏直接影响到控制效果。因此,对于确定的控制系统来说,PID参数的整定也是一个困难的工作。PID参数整定的方法有很多种,也有不同的分类方法,通常来说,PID参数控制可以分为经验法、工程整定法和试凑法。(1)经验法PID参数不唯一,因此,在实际工作中,由于被控对象的动态性能不是很容易确定,或者即使确定了,计算量与工作量也常常较大,效率就会降低很多。因此,在实际过程中采用的经验法,大大提高效率。(2)工程整定法一般地,对于被控量是流量的话,一般不用微分控制,的取值为1-,-1;对于压力的控制,一般不用微分控制,-,-3;对于液位控制通常只需要比例控制,不用积分控制与微分控制,-5。在此基础上,可以通过反复的改变参数调试,确定最终的参数精确值。(3)试凑法在确定比例系数时,先将PID的积分、微分项去掉,输入值设定为允许输出的最大值的60%-70%,此外,让由0开始慢慢增加,直到出现振荡,然后再使